CocosCreator通用框架设计之资源管理
作者：深圳-宝爷
如果你想使用Cocos Creator制作一些规模稍大的游戏，那么资源管理是必须解决的问题，随着游戏的进行，你可能会发现游戏的内存占用只升不降，哪怕你当前只用到了极少的资源，并且有使用cc.loader.release来释放之前加载的资源，但之前使用过的大部分资源都会留在内存中！为什么会这样呢？
cocos creator 资源管理存在的问题
资源管理主要解决3个问题，资源加载，资源查找（使用），资源释放。这里要讨论的主要是资源释放的问题，这个问题看上去非常简单，在Cocos2d-x中确实也很简单，但在js中变得复杂了起来，因为难以跟踪一个资源是否可以被释放。
在Cocos2d-x中我们使用引用计数，在引用计数为0的时候释放资源，维护好引用计数即可，而且在Cocos2d-x中我们对资源的管理是比较分散的，引擎层面只提供如TextureCache、AudioManager之类的单例来管理某种特定的资源，大多数的资源都需要我们自己去管理，而在cocos creator中，我们的资源统一由cc.loader来管理，大量使用prefab，prefab与各种资源复杂的引用关系增加了资源管理的难度。
资源依赖
资源A可能依赖资源B、C、D，而资源D又依赖资源E，这是非常常见的一种资源依赖情况，如果我们使用cc.loader.loadRes("A")加载资源A，B～E都会被加载进来，但如果我们调用cc.loader.release("A")则只有资源A被释放。
每一个加载的资源都会放到cc.loader的_cache中，但cc.loader.release只是将传入的资源进行释放，而没有考虑资源依赖的情况。
如果对cc.loader背后的资源加载流程感兴趣可以参考： https://www.cnblogs.com/ybgame/p/10576884.html
如果我们希望将依赖的资源也一起释放，cocos creator提供了一个笨拙的方法，cc.loader.getDependsRecursively;，递归获取指定资源依赖的所有资源，放入一个数组并返回，然后在cc.loader.release中传入该数组，cc.loader会遍历它们，将其逐个释放。
这种方式虽然可以将资源释放，但却有可能释放了不应该释放的资源，如果有一个资源F依赖D，这时候就会导致F资源无法正常工作。由于cocos creator引擎没有维护好资源的依赖，导致我们在释放D的时候并不知道还有F依赖我们。即使没有F依赖，我们也不确定是否可以释放D，比如我们调用cc.loader加载D，而后又加载了A，此时D已经加载完成，A可以直接使用。但如果释放A的时候，将D也释放了，这就不符合我们的预期，我们期望的是在我们没有显式地释放D时，D不应该随着其它资源的释放而自动释放。
可以简单地进行测试，可以打开Chrome的开发者模式，在Console面板中进行输入，如果是旧版本的cocos creator可以在cc.textureCache中dump所有的纹理，而新版本移除了textureCache，但我们可以输入cc.loader._cache来查看所有的资源。如果资源太多，只关心数量，可以输入Object.keys(cc.loader._cache).length来查看资源总数，我们可以在资源加载前dump一次，加载后dump一次，释放后再dump一次，来对比cc.loader中的缓存状态。当然，也可以写一些便捷的方法，如只dump图片，或者dump与上次dump的差异项。
资源使用
除了资源依赖的问题，我们还需要解决资源使用的问题，前者是cc.loader内部的资源组织问题，后者是应用层逻辑的资源使用问题，比如我们需要在一个界面关闭的时候释放某资源，同样会面临一个该不该释放的问题，比如另外一个未关闭的界面是否使用了该资源？如果有其他地方用到了该资源，那么就不应该释放它！
ResLoader
在这里我设计了一个ResLoader，来解决cc.loader没有解决好的问题，关键是为每一个资源创建一个CacheInfo来记录资源的依赖和使用等信息，以此来判断资源是否可以释放，使用ResLoader.getInstance().loadRes()来替代cc.loader.loadRes()，ResLoader.getInstance().releaseRes()来替代cc.loader.releaseRes()。
对于依赖，在资源加载的时候ResLoader会自动建立起映射，释放资源的时候会自动取消映射，并检测取消映射后的资源是否可以释放，是才走释放的逻辑。
对于使用，提供了一个use参数，通过该参数来区别是哪里使用了该资源，以及是否有其他地方使用了该资源，当一个资源即没有倍其他资源依赖，也没有被其它逻辑使用，那么这个资源就可以被释放。
/**
* 资源加载类
* 1. 加载完成后自动记录引用关系，根据DependKeys记录反向依赖
* 2. 支持资源使用，如某打开的UI使用了A资源，其他地方释放资源B，资源B引用了资源A，如果没有其他引用资源A的资源，会触发资源A的释放，
* 3. 能够安全释放依赖资源（一个资源同时被多个资源引用，只有当其他资源都释放时，该资源才会被释放）
*
* 2018-7-17 by 宝爷
*/
// 资源加载的处理回调
export type ProcessCallback = (completedCount: number, totalCount: number, item: any) => void;
// 资源加载的完成回调
export type CompletedCallback = (error: Error, resource: any) => void;
// 引用和使用的结构体
interface CacheInfo {
refs: Set<string>,
uses: Set<string>
}
// LoadRes方法的参数结构
interface LoadResArgs {
url: string,
type?: typeof cc.Asset,
onCompleted?: CompletedCallback,
onProgess?: ProcessCallback,
use?: string,
}
// ReleaseRes方法的参数结构
interface ReleaseResArgs {
url: string,
type?: typeof cc.Asset,
use?: string,
}
// 兼容性处理
let isChildClassOf = cc.js["isChildClassOf"]
if (!isChildClassOf) {
isChildClassOf = cc["isChildClassOf"];
}
export default class ResLoader {
private _resMap: Map<string, CacheInfo> = new Map<string, CacheInfo>();
private static _resLoader: ResLoader = null;
public static getInstance(): ResLoader {
if (!this._resLoader) {
this._resLoader = new ResLoader();
}
return this._resLoader;
}
public static destroy(): void {
if (this._resLoader) {
this._resLoader = null;
}
}
private constructor() {
}
/**
* 从cc.loader中获取一个资源的item
* @param url 查询的url
* @param type 查询的资源类型
*/
private _getResItem(url: string, type: typeof cc.Asset): any {
let ccloader: any = cc.loader;
let item = ccloader._cache[url];
if (!item) {
let uuid = ccloader._getResUuid(url, type, false);
if (uuid) {
let ref = ccloader._getReferenceKey(uuid);
item = ccloader._cache[ref];
}
}
return item;
}
/**
* loadRes方法的参数预处理
*/
private _makeLoadResArgs(): LoadResArgs {
if (arguments.length < 1 || typeof arguments[0] != "string") {
console.error(`_makeLoadResArgs error ${arguments}`);
return null;
}
let ret: LoadResArgs = { url: arguments[0] };
for (let i = 1; i < arguments.length; ++i) {
if (i == 1 && isChildClassOf(arguments[i], cc.RawAsset)) {
// 判断是不是第一个参数type
ret.type = arguments[i];
} else if (i == arguments.length - 1 && typeof arguments[i] == "string") {
// 判断是不是最后一个参数use
ret.use = arguments[i];
} else if (typeof arguments[i] == "function") {
// 其他情况为函数
if (arguments.length > i + 1 && typeof arguments[i + 1] == "function") {
ret.onProgess = arguments[i];
} else {
ret.onCompleted = arguments[i];
}
}
}
return ret;
}
/**
* releaseRes方法的参数预处理
*/
private _makeReleaseResArgs(): ReleaseResArgs {
if (arguments.length < 1 || typeof arguments[0] != "string") {
console.error(`_makeReleaseResArgs error ${arguments}`);
return null;
}
let ret: ReleaseResArgs = { url: arguments[0] };
for (let i = 1; i < arguments.length; ++i) {
if (typeof arguments[i] == "string") {
ret.use = arguments[i];
} else {
ret.type = arguments[i];
}
}
return ret;
}
/**
* 生成一个资源使用Key
* @param where 在哪里使用，如Scene、UI、Pool
* @param who 使用者，如Login、UIHelp...
* @param why 使用原因，自定义...
*/
public static makeUseKey(where: string, who: string = "none", why: string = ""): string {
return `use_${where}_by_${who}_for_${why}`;
}
/**
* 获取资源缓存信息
* @param key 要获取的资源url
*/
public getCacheInfo(key: string): CacheInfo {
if (!this._resMap.has(key)) {
this._resMap.set(key, {
refs: new Set<string>(),
uses: new Set<string>()
});
}
return this._resMap.get(key);
}
/**
* 开始加载资源
* @param url 资源url
* @param type 资源类型，默认为null
* @param onProgess 加载进度回调
* @param onCompleted 加载完成回调
* @param use 资源使用key，根据makeUseKey方法生成
*/
public loadRes(url: string, use?: string);
public loadRes(url: string, onCompleted: CompletedCallback, use?: string);
public loadRes(url: string, onProgess: ProcessCallback, onCompleted: CompletedCallback, use?: string);
public loadRes(url: string, type: typeof cc.Asset, use?: string);
public loadRes(url: string, type: typeof cc.Asset, onCompleted: CompletedCallback, use?: string);
public loadRes(url: string, type: typeof cc.Asset, onProgess: ProcessCallback, onCompleted: CompletedCallback, use?: string);
public loadRes() {
let resArgs: LoadResArgs = this._makeLoadResArgs.apply(this, arguments);
console.time("loadRes|"+resArgs.url);
let finishCallback = (error: Error, resource: any) => {
// 反向关联引用（为所有引用到的资源打上本资源引用到的标记）
let addDependKey = (item, refKey) => {
if (item && item.dependKeys && Array.isArray(item.dependKeys)) {
for (let depKey of item.dependKeys) {
// 记录该资源被我引用
this.getCacheInfo(depKey).refs.add(refKey);
// cc.log(`${depKey} ref by ${refKey}`);
let ccloader: any = cc.loader;
let depItem = ccloader._cache[depKey]
addDependKey(depItem, refKey)
}
}
}
let item = this._getResItem(resArgs.url, resArgs.type);
if (item && item.url) {
addDependKey(item, item.url);
} else {
cc.warn(`addDependKey item error1! for ${resArgs.url}`);
}
// 给自己加一个自身的引用
if (item) {
let info = this.getCacheInfo(item.url);
info.refs.add(item.url);
// 更新资源使用
if (resArgs.use) {
info.uses.add(resArgs.use);
}
}
// 执行完成回调
if (resArgs.onCompleted) {
resArgs.onCompleted(error, resource);
}
console.timeEnd("loadRes|"+resArgs.url);
};
// 预判是否资源已加载
let res = cc.loader.getRes(resArgs.url, resArgs.type);
if (res) {
finishCallback(null, res);
} else {
cc.loader.loadRes(resArgs.url, resArgs.type, resArgs.onProgess, finishCallback);
}
}
/**
* 释放资源
* @param url 要释放的url
* @param type 资源类型
* @param use 要解除的资源使用key，根据makeUseKey方法生成
*/
public releaseRes(url: string, use?: string);
public releaseRes(url: string, type: typeof cc.Asset, use?: string)
public releaseRes() {
/**暂时不释放资源 */
// return;
let resArgs: ReleaseResArgs = this._makeReleaseResArgs.apply(this, arguments);
let item = this._getResItem(resArgs.url, resArgs.type);
if (!item) {
console.warn(`releaseRes item is null ${resArgs.url} ${resArgs.type}`);
return;
}
cc.log("resloader release item");
// cc.log(arguments);
let cacheInfo = this.getCacheInfo(item.url);
if (resArgs.use) {
cacheInfo.uses.delete(resArgs.use)
}
this._release(item, item.url);
}
// 释放一个资源
private _release(item, itemUrl) {
if (!item) {
return;
}
let cacheInfo = this.getCacheInfo(item.url);
// 解除自身对自己的引用
cacheInfo.refs.delete(itemUrl);
if (cacheInfo.uses.size == 0 && cacheInfo.refs.size == 0) {
// 解除引用
let delDependKey = (item, refKey) => {
if (item && item.dependKeys && Array.isArray(item.dependKeys)) {
for (let depKey of item.dependKeys) {
let ccloader: any = cc.loader;
let depItem = ccloader._cache[depKey]
this._release(depItem, refKey);
}
}
}
delDependKey(item, itemUrl);
//如果没有uuid,就直接释放url
if (item.uuid) {
cc.loader.release(item.uuid);
cc.log("resloader release item by uuid :" + item.url);
} else {
cc.loader.release(item.url);
cc.log("resloader release item by url:" + item.url);
}
}
}
/**
* 判断一个资源能否被释放
* @param url 资源url
* @param type 资源类型
* @param use 要解除的资源使用key，根据makeUseKey方法生成
*/
public checkReleaseUse(url: string, use?: string): boolean;
public checkReleaseUse(url: string, type: typeof cc.Asset, use?: string): boolean
public checkReleaseUse() {
let resArgs: ReleaseResArgs = this._makeReleaseResArgs.apply(this, arguments);
let item = this._getResItem(resArgs.url, resArgs.type);
if (!item) {
console.log(`cant release,item is null ${resArgs.url} ${resArgs.type}`);
return true;
}
let cacheInfo = this.getCacheInfo(item.url);
let checkUse = false;
let checkRef = false;
if (resArgs.use && cacheInfo.uses.size > 0) {
if (cacheInfo.uses.size == 1 && cacheInfo.uses.has(resArgs.use)) {
checkUse = true;
} else {
checkUse = false;
}
} else {
checkUse = true;
}
if ((cacheInfo.refs.size == 1 && cacheInfo.refs.has(item.url)) || cacheInfo.refs.size == 0) {
checkRef = true;
} else {
checkRef = false;
}
return checkUse && checkRef;
}
}
使用ResLoader
ResLoader的使用非常简单，下面是一个简单的例子，我们可以点击dump按钮来查看当前的资源总数，点击cc.load、cc.release之后分别dump一次，可以发现，开始有36个资源，加载之后有40个资源，而执行释放之后，还有39个资源，只释放了一个资源。
如果使用ResLoader进行测试，发现释放之后只有34个资源，这是因为前面加载场景的资源也被该测试资源依赖，所以这些资源也被释放掉了，只要我们都使用ResLoader来加载和卸载资源，就不会出现资源泄露的问题。
示例代码：
@ccclass
export default class NetExample extends cc.Component {
@property(cc.Node)
attachNode: cc.Node = null;
@property(cc.Label)
dumpLabel: cc.Label = null;
onLoadRes() {
cc.loader.loadRes("Prefab/HelloWorld", cc.Prefab, (error: Error, prefab: cc.Prefab) => {
if (!error) {
cc.instantiate(prefab).parent = this.attachNode;
}
});
}
onUnloadRes() {
this.attachNode.removeAllChildren(true);
cc.loader.releaseRes("Prefab/HelloWorld");
}
onMyLoadRes() {
ResLoader.getInstance().loadRes("Prefab/HelloWorld", cc.Prefab, (error: Error, prefab: cc.Prefab) => {
if (!error) {
cc.instantiate(prefab).parent = this.attachNode;
}
});
}
onMyUnloadRes() {
this.attachNode.removeAllChildren(true);
ResLoader.getInstance().releaseRes("Prefab/HelloWorld");
}
onDump() {
let Loader:any = cc.loader;
this.dumpLabel.string = `当前资源总数:${Object.keys(Loader._cache).length}`;
}
}
可以看到上面的例子是先移除节点，再进行释放，这是正确的使用方式，如果我没有移除直接释放呢？？因为释放了纹理，所以cocos creator在接下来的渲染中会不断报错。
ResLoader只是一个基础，直接使用ResLoader我们不需要关心资源的依赖问题，但资源的使用问题我们还需要关心，在实际的使用中，我们可能希望资源的生命周期是以下几种情况：
- 跟随某对象的生命周期，对象销毁时资源释放
- 跟随某界面的生命周期，界面关闭时资源释放
- 跟随某场景的生命周期，场景切换时资源释放
我们可以实现一个组件挂在到对象身上，当我们在该对象或该对象的其它组件中编写逻辑，加载资源时，使用这个资源管理组件进行加载，由该组件来维护资源的释放。界面和场景也类似。。
项目代码位于：https://github.com/wyb10a10/cocos_creator_framework ，打开Scene目录的ResExample场景即可查看。
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